JP2011001860A - インダクティブ型スロットルセンサ付きモータ駆動型スロットルバルブ装置、およびモータ駆動型スロットルバルブ装置のスロットルシャフトの回転角度を検出するためのインダクティブ型スロットルセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】モータ駆動型スロットルバルブ装置のスロットルシャフトの回転角度を検出するためのインダクティブ型スロットルセンサでは、カバーの回路基板の長軸方向の片側側面部にコネクタ端子と回路基板端子部とを接続する複数のセンサ用接続導体部がカバーに形成されるため、カバーの短軸方向の寸法（吸気通路の空気流路に沿った方向の寸法）が大きくなり、狭いエンジンルーム内に取付け難くなる問題があった。
【解決手段】固定子基板とそれを覆うカバー内に這い回された導体との別部材による電気的導通を基板上の１辺で集約して行う。また、ギア軸方向移動量規制のための突起物を避け、複数本の電気的導通箇所を分散配置させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータ駆動型スロットルバルブ装置のスロットルシャフトに取付けられた励起導体とこれに対面するカバーに取付けた受信コイルとの間のインダクタンスが、スロットルシャフトの回転位置に応じて変化することを利用して、スロットルシャフトの回転角度を検出するインダクティブ型スロットルセンサ、およびそのようなセンサを備えたモータ駆動型スロットルバルブ装置に関する。

インダクタンスの変化によって回転体の位置あるいは回転角度を検出するいわゆるインダクティブ型のスロットルセンサとしては、特開２００３−２５４７８２号公報に記載したものが知られている。

また、モータ駆動型スロットルバルブ装置のスロットルシャフトのスロットルセンサ所謂スルットルセンサとしてこの種のスロットルセンサを用いることは、特開２００８−９６２３１号公報で知られている。

特開２００３−２５４７８２号公報 特開２００８−９６２３１号公報

従来のインダクティブ型スロットルセンサ付きモータ駆動型スロットルバルブ装置、およびモータ駆動型スロットルバルブ装置のスロットルシャフトの回転角度を検出するためのインダクティブ型スロットルセンサでは、カバー（所謂ギアカバー）に取付けられる回路基板に励磁コイル導体と検出回路部を設けているが、外部配線のプラグが接続されるコネクタが、回路基板の長軸方向の側面部に位置する部分に設けられており、このためカバーの回路基板の長軸方向の片側側面部にコネクタ端子と回路基板端子部とを接続する複数のセンサ用接続導体部がカバーに形成されるため、カバーの短軸方向の寸法（吸気通路の空気流路に沿った方向の寸法）が大きくなり、狭いエンジンルーム内に取付け難くなる問題があった。

本発明の目的は、カバー（所謂ギアカバー）の短軸方向の寸法（吸気通路の空気流路に沿った方向の寸法）を小さくすることを目的とする。

上記目的を達成するために本発明では、センサ回路とセンサ用コネクタ端子との間を接続するセンサ用接続導体部が、モータ端子接続部側に延びて、モータ端子接続部とモータ用コネクタ端子との間を接続するモータ用接続導体部と合流してコネクタへ配線され、結果的にセンサ回路は中間ギアの軸方向の抜け止め部と励起導体との間に設置されるように構成した。

本発明のような基板搭載方法を採用することで、回転検出装置の精度及びスロットルバルブ装置に必要な強度，応答性などの性能を損なわず、小型軽量化が施された非接触式スロットルセンサを備えたモータ駆動式スロットルバルブが実現可能となる。

モータ駆動式スロットルバルブ装置の全体断面図。 モータ駆動式スロットルバルブ装置の分解正面図。 インダクタンス式回転検出装置の回転導体の一部断面図。 インダクタンス式回転検出装置の回転導体の分解斜視図。 インダクタンス式回転検出装置のＴＰＳ基板の分解斜視図。 インダクタンス式回転検出装置のＴＰＳ基板の搭載図。 モータ駆動式スロットルバルブ装置のモータ電気的接合部の一部断面図。 インダクタンス式回転検出装置ＴＰＳ基板とギアカバーの簡略重ね合せ図。 モータ駆動式スロットルバルブ装置のギアとギアカバーの簡略重ね合わせ図。 実施例２のギア断面図。 実施例３のギアカバー内面図。 実施例３のＷ−Ｗ矢視によるギア周辺の断面図。 実施例３のＸ−Ｘ矢視によるギア周辺の断面図。 インダクタンス式回転検出装置のＴＰＳ基板１８とセンサ用接続導体部２１の第４実施例の電気的接合部の拡大図。 インダクタンス式回転検出装置のＴＰＳ基板１８とセンサ用接続導体部２１の第４実施例の電気的接合部の拡大図。 インダクタンス式回転検出装置のＴＰＳ基板１８とセンサ用接続導体部２１の第５実施例の電気的接合部の拡大図。 インダクタンス式回転検出装置のＴＰＳ基板１８とセンサ用接続導体部２１の第５実施例の電気的接合部の拡大図。

本発明のインダクティブ型スロットルセンサ付きモータ駆動型スロットルバルブ装置の実施例は基本的には以下のものを含んで構成されている。

エアクリーナーから吸い込まれた空気を内燃機関（エンジン）の各気筒（シリンダ）に送るための吸気通路としてのボア１が設けられたスロットルボディ３を有する。

空気の流れに対して交差する方向にボア１を貫通するスロットルシャフト４を備える。スロットルシャフト４に固定されボア１を開閉するバタフライ型のスロットルバルブ８を備える。スロットルシャフト４を駆動するモータ２を有し、モータ２の回転をスロットルシャフト４に伝達する複数のギア（１０，１３，１５）であって、モータ２のロータシャフト２Ｓに固定された出力ギア１３と、スロットルシャフト４の先端部に固定された終段ギアとしてのスロットルギア１０と、出力ギア１３とスロットルギア１０との間に配置された中間ギア１５とから構成される減速ギア（１０，１３，１５）を有する。

スロットルバルブの回転角度を検出する回転角度センサ（スロットルセンサ）は以下のものを含んで構成される。

スロットルシャフト４に取付けられた励起導体１７Ａ。スロットルボディ１に取付けられ、減速ギア（１０，１３，１５）を覆うギアカバー２０。ギアカバー２０に取付けられた回路基板としてのＴＰＳ基板１８。ＴＰＳ基板１８に取付けられた受信コイル１８Ａ２と励磁コイル１８Ａ１。

ＴＰＳ基板１８に取付けられ、励起導体１７Ａと受信コイル１８Ａ２との間のインダクタンスの変化を検出してスロットルシャフト４の回転角度を検出するセンサ回路１８Ｂ（実施例では２つのマイクロコンピュータと周辺回路素子からなる）。

ギアカバー２０のギア側の面と中間ギア１５の端部との間に位置する中間ギア１５の軸方向の抜け止め部１５Ｃ，２０Ｃ，２０Ｄ。

ギアカバー２０のギア側の面に設けられ、モータ２から突き出すモータ端子２Ｂに電気的に接続されるモータ端子接続部２０Ｆ，２０Ｇ。

ギアカバー２０に設けられ、外部配線のプラグが接続されるコネクタ２０Ｂ、コネクタ２０Ｂに設けられた複数のコネクタ端子２０１〜２０６。複数のコネクタ端子２０１〜２０６はモータ端子接続部２０Ｆ，２０Ｇに接続されるモータ用コネクタ端子２０５，２０６とセンサ回路１８Ｂに接続されるセンサ用コネクタ端子２０１〜２０４とを含む。

センサ回路１８Ｂとセンサ用コネクタ端子２０１〜２０４との間を接続するセンサ用接続導体部２１はモータ端子接続部２０Ｆ，２０Ｇ側に延びて、モータ端子接続部２０Ｆ，２０Ｇとモータ用コネクタ端子２０５，２０６との間を接続するモータ用接続導体部２１Ｍ１，２２Ｍ２と合流して（並列に並んで）コネクタ２０Ｂへ配線されている。

センサ回路１８Ｂは中間ギア１５の軸方向の抜け止め部１５Ｃ，２０Ｃ，２０Ｄとコイル（励磁コイル１８Ａ１，受信コイル１８Ａ２）との間に配置されている。

具体的には、中間ギア１５の軸方向の抜け止め部１５Ｃ，２０Ｃ，２０Ｄは、センサ回路１８Ｂとセンサ用接続導体部２１との接続部とモータ端子接続部２０Ｆ，２０Ｇとの間に配置されており、センサ回路１８Ｂとセンサ用コネクタ端子２０１〜２０４との間を接続するセンサ用接続導体部２１は抜け止め部１５Ｃ，２０Ｃ，２０Ｄの脇を通ってモータ端子接続部２０Ｆ，２０Ｇ側に延びている。

好適には、ギアカバー２０は成形樹脂体で構成されており、抜け止め部１５Ｃ，２０Ｃ，２０Ｄはギアカバー２０の成形樹脂体に一体形成された、中間ギアに向かって突き出する突起によって構成されている。

他の実施例として、ギアカバー２０は成形樹脂体で構成されており、抜け止め部１５Ｃ，２０Ｃ，２０Ｄはセンサ用接続導体部２１を覆うギアカバー２０の樹脂成型体の表面と中間ギア１５に形成された突起とによって構成されていても良い。

また好適には、センサ回路１８Ｂとセンサ用導体部２１との接続部は中間ギア１５の軸方向の抜け止めを挟んで、分散配置されている。分散配線のバリエーションは図６，図１４ないし図１７に示される。

別の実施例では、センサ用接続導体部２１は中間ギア１５の軸方向の抜け止め部１５Ｃ，２０Ｃ，２０Ｄを挟んで、分散配線されていても良い（図１１）。

好適には、スロットルシャフト４，モータ２のロータシャフト２Ｓおよび中間ギア１５の回転を支持するシャフト１５のそれぞれの中心軸線が同一平面内に並んで配置されていると、吸気の流れに沿った方向のスペースファクタが良い。

さらに好適には、センサ回路１８Ｂは中間ギア１５に対面する位置に設けられていると、スロットルシャフト４に沿った方向のスペースファクタが良い。

さらに好適には、コネクタ端子はギアカバー取付け面に平行な面内に横一列に並んで配置されており、２本のモータ用コネクタ端子２０５，２０６が前記スロットルシャフト２Ｓから遠い側の端にまとまって配置されているとコネクタの厚みが薄くでき、また、センサ用コネクタ端子にノイズが載りにくく、さらに試験の際に、端子の判別がしやすい。

本実施例になる、モータ駆動型スロットルバルブ装置のスロットルシャフトの回転角度を検出するためのインダクティブ型スロットルセンサは以下のものを含んで構成される。

エアクリーナー（図示しない）から吸い込まれた空気を内燃機関（エンジン）の各気筒（シリンダ）に送るための吸気通路としてのボア１が設けられたスロットルボディ３を有する。

吸気通路内を空気の流れに対して交差する方向に貫通するスロットルシャフト４、スロットルシャフト４に固定され吸気通路を開閉するバタフライ型のスロットルバルブ８、スロットルシャフト４を駆動するモータ２、モータの回転をスロットルシャフト４に伝達する複数のギアであって、モータのロータシャフト２Ｓに固定された出力ギア１３と、スロットルシャフト４に固定されたスロットルギア１０と、出力ギア１３とスロットルギア１０との間に配置された中間ギア１５とから構成される減速ギア（１０，１３，１５）からなるモータ駆動式スロットルバルブ装置のスロットルシャフト４の回転角度を検出するインダクティブ型スロットルセンサであって、以下のものを含む。

スロットルシャフト４に取付けられた励起導体１７Ａ、スロットルボディ３に取付けられ、減速ギア（１０，１３，１５）を覆うギアカバー２０、ギアカバー２０に取付けられた回路基板としての、回路基板に取付けられた受信コイル１８Ｄと励磁コイル１８Ａ、回路基板としてのＴＰＳ基板１８に取付けられ、励起導体１７Ａと受信コイル１８Ｄとの間のインダクタンスの変化を検出してスロットルシャフト４の回転角度を検出するセンサ回路１８Ｂ、ギアカバー２０の減速ギア（１０，１３，１５）側の面と中間ギア１５の端面との間に位置する中間ギア１５の軸方向の抜け止め部１５Ｃ，２０Ｃ，２０Ｄ、ギアカバー２０の減速ギア（１０，１３，１５）側の面に設けられ、モータ２から突き出すモータ端子２Ｂに電気的に接続されるモータ端子接続部２０Ｆ，２０Ｇ、ギアカバー２０に設けられ、外部配線のプラグが接続されるコネクタ２０Ｂ、コネクタ２０Ｂに設けられた複数のコネクタ端子２０１〜２０６とを備え、複数のコネクタ端子２０１〜２０６はモータ端子接続部２０Ｂに接続されるモータ用コネクタ端子２０５，２０６とセンサ回路に接続されるセンサ用コネクタ端子２０１〜２０４とを含み、センサ回路１８Ｂとセンサ用コネクタ端子２０１〜２０４との間を接続するセンサ用接続導体部２１はモータ端子接続部２０Ｆ，２０Ｇ側に延びて、モータ端子接続部２０Ｆ，２０Ｇとモータ用コネクタ端子２０５，２０６との間を接続するモータ用接続導体部２１Ｍ１，２２Ｍ２と合流してコネクタ２０Ｂへ配線されており、センサ回路１８Ｂは中間ギア１５の軸方向の抜け止め部１５Ｃ，２０Ｃ，２０Ｄと励磁コイル１８Ａとの間に設置されている。

以下図面に基づいて本発明の実施例をより詳細に説明する。

まず、本実施例に係わる内燃機関のモータ駆動式スロットルバルブ装置の構成について、図１，図２を用いて説明する。

図１はモータ駆動式スロットルバルブ装置の全体断面図、図２は分解正面図である。

モータ駆動式スロットルバルブ装置はアルミダイカスト製のスロットルボディ３を有し、スロットルボディ３にはエアクリーナー（図示しない）から吸い込んだ空気を各気筒（シリンダ；図示しない）まで送る筒状の吸入通路１（以下ボアと呼ぶ）とモータ２を収納するための円筒内周面を有するモータハウジング２Ａが一緒に成型されている。

スロットルボディ３にはボア１の一つの直線径に沿って金属製の回転軸（以下スロットルシャフトと呼ぶ）４がボア１を貫通して設けられている。スロットルシャフト４の両端は、スロットルボディ３に設けた軸受としてニードルベアリング５，６で回転可能に支持されている。ニードルベアリング５，６はスロットルボディ３に圧入固定されている。

スロットルシャフト４上に設けた環状のスリット部にＣ型ワッシャ（以下スラストリテーナと呼ぶ）７を挿入後、ニードルベアリング５を圧入することで、スラストリテーナ７の軸方向の弾性反発力によってスロットルシャフト４に予荷重をかけることで、スロットルシャフト４が軸方向に移動する際の移動量を規制している。

また、スロットルシャフト４には軸方向に延びるスリットが形成されており、このスリットに金属材製の円板で構成されるスロットルバルブ８を差し込んで、ネジ９で固定している。

かくして、スロットルシャフト４が回転するとスロットルバルブ８が回転し、結果的に吸気通路の開口面積が変化して内燃機関の吸入空気量が調節可能となる。

スロットルシャフト４の一端部にはスロットルギア１０がナット１１で締め付けられ、固定されている。スロットルギア１０は金属プレート１０Ａと、この金属プレート１０Ａに樹脂成形されたギア部１０Ｂから構成されている。

モータハウジング２Ａはスロットルシャフト４と並行に形成されており、ブラシ式直流モータ２がモータハウジング２Ａ内に差し込まれ、ネジ１２で固定されている。モータ２の回転軸端部には歯数の最も少ない出力ギアとしての金属材製ギア（以下モータギアと呼ぶ）１３が固定されている。

モータギア１３とスロットルギア１０の間にはスロットルボディ３に圧入固定された金属材製の固定軸１４（以下中間ギアシャフトと呼ぶ）に回転可能に支持されたギア（以下中間ギアと呼ぶ）１５が噛合っている。中間ギア１５はモータギア１３と噛合う大径ギア１５Ａとスロットルギア１０と噛合う小径ギア１５Ｂとから構成されている。両ギアは樹脂成形により一体に成形される。

これら複数のギア１３，１５Ａ，１５Ｂ，１０は２段の減速歯車機構を構成しており、かくしてモータ２の回転が減速機構を介して、スロットルシャフト４に伝達される。

スロットルギア１０の片側面とスロットルボディ３の側面との間には弦巻ばねで形成されたリターンスプリング１６が挟持されている。リターンスプリング１６の片側端部はスロットルボディ３に形成された切欠きに係止され、他端はスロットルギア１０に形成された切欠きに係止されている。リターンスプリング１６はモータ２が通電されていない時スロットルバルブ８が全開位置を維持するように回転方向に予荷重が与えられている。

次に、本発明となるスロットルバルブポジションセンサ（ＴＰＳと略す）としてのインダクタンス式回転検出装置の構成について図３，図４を用いて説明する。

図３はインダクタンス式回転検出装置を構成する励起導体１７Ａを有するロータ１７の一部断面図であり、図４は同分解斜視図である。

インダクタンス式回転検出装置は、回転体（スロットルバルブ８）の回転軸（スロットルシャフト４）に取付けられた励起導体１７Ａとこれに対面する固定子（ギアカバー２０に固定した回路基板としてのＴＰＳ基板１８）に取付けたコイル（励磁コイル１８Ａ１と受信コイル１８Ａ２）で構成される。

図３，図４に示すようにロータ１７は非導電性平板上に、放射方向に配置された複数の導体部が印刷された励記導体１７Ａを有する。ロータ１７は樹脂成形体で構成されるカップ状のロータホルダ１９の上端部に接着固定される。

また、ロータホルダ１９の中心部には金属製のロータホルダインサート要素１９Ａが一体成形されている。ロータ１７の中心には位置決め用の貫通穴１７Ｂが形成されており、ロータホルダインサータ１９Ａにはこれと対応する突起部１９Ｂが形成されている。これにより、ロータ１７とロータホルダ１９の中心軸を一致させる。また、ロータホルダインサータ１９Ａの中心軸上には筒状の穴１９Ｃが設けられており、これがスロットルシャフト４の先端外周に圧入され、かくしてロータ１９がスロットルシャフト４に固定されて、ロータ１７はスロットルシャフト４と同様に回転することになる。

以下本実施例を図５，図６，図７を用いて説明する。

図５はＴＰＳ基板の分解斜視図、図６はＴＰＳ基板の搭載図、図７は図６のＶ−Ｖ矢視による断面図である。

ＴＰＳ基板１８には、環状の励磁コイル１８Ａ１と放射状に伸びる受信コイル１８Ａ２が印刷されており、これらコイルがロータ１９の励起導体１７Ａと対面することで、スロットルシャフト４の回転位置の検出部を構成する。

また、ＴＰＳ基板１８上には、２個のマイクロコンピュータ１８Ｂを含む電子回路を有しており、本回路により、励磁コイル１８Ａ１による励起導体１７Ａの励磁制御および受信コイル１８Ａ２によって受信した信号の信号処理と、検出信号の出力制御を行う。

ＴＰＳ基板１８は、樹脂成形品のギアカバー２０に接着固定される。この際、ＴＰＳ基板１８の中心部に開けられた貫通孔１８Ｃとギアカバー２０の表面に成形された突起２０Ａを嵌合することで、ＴＰＳ基板１８とギアカバー２０が位置決めされる。

またギアカバー２０の内部には、金属材製の導体板が６枚、インサート成形されている。導体板は、センサ用接続導体部２１の４本と、モータ接続用導体部２２の２本に大別でき、それぞれの一端部はギアカバー２０に成形されたメスコネクタとしてのコネクタ２０Ｂのコネクタ端子２０１〜２０６に接続される（これら導体部２１，２２の一端部にコネクタ端子２０１〜２０６が一体形成されても良い）。

車両搭載時には、エンジンコロールユニットから伸びた電線の端部に設けたプラグ（オスコネクタ）により、メスコネクタとしてのコネクタ２０Ｂと接合することで、電気的信号を授受する。

モータ用接続導体部２２の反コネクタ側の端部２２Ａは、ギアカバー２０より突き出しており、図７に示す通り、モータ２上に配置された導体２Ｂと中継カップリング２３を介して電気的に接続される。

センサ用接続導体部２１の反コネクタ側の端部は、ＴＰＳ基板１８付近でギアカバー２０表面へ露出する。この露出部２１ＡとＴＰＳ基板１８上に設けた溶接パッド１８Ｄ間を金属材製導体（以下ワイヤリードと呼ぶ）２４の両端で溶接結合させることで、電気的に導通させる。

この時、４本のセンサ用接続導体部２１を２本ずつ、ギアカバー２０上に設けられたボス部２０Ｃを挟んで両側に配置することが搭載効率の最も良い形態である。このボス部２０Ｃはギアカバー２０の位置決め及び中間ギア１５の軸方向移動量規制の役割を果たす。

中間ギア１５の軸方向の移動量を規制する理由を図１を用いて説明する。

中間ギア１５とギアカバー上に設けられたボス部２０Ｃの間には予め設計された所定の隙間を設ける。この隙間が小さすぎる場合、熱膨張等により中間ギア１５がスロットルボディ３とギアカバー上のボス部２０Ｃで挟み込まれてしまい、中間ギア１５が回転する際の摩擦が大きくなってしまう。かくして中間ギア１５はこの隙間分、軸方向に自由に移動可能となる。

中間ギア１５の大径の歯が噛合うモータギア１３、及びスロットルギア１０の歯が噛合う中間ギア１５の小径の歯は互いに歯の幅方向で、全面で噛合うことが理想的である。一部面でのみ噛合う場合、歯元に発生する応力が増加するためである。このため、隙間はできるだけ小さく設計される。

また、中間ギア１５の軸方向への移動量が大きすぎる場合、中間ギア１５とギアカバー２０上に設けられたＴＰＳ基板１８，ボンディングワイヤ２４との干渉も発生する虞がある。これら理由により、中間ギア１５の軸方向移動量規制のためのボス部２０Ｃが必要となる。

以下、センサ用接続導体部２１をボス部２０Ｃを挟んで両側に配置することが最も搭載効率が良くなる理由について説明する。これは、スロットルバルブ装置を形成するためには、下記制約を達成する必要があることに依存する。以下制約条件を図８，図９を用いて説明する。

図８はＴＰＳ基板とギアカバーの簡略重ね合せ図、図９はギアとギアカバーの簡略重ね合わせ図である。

１）ＴＰＳ基板１８に設けた環状の励磁コイル１８Ａ１の径はφＤ以上である必要があ る。励磁コイル１８Ａ１の径が小さい場合、回転角検出装置の精度が悪化する。こ れにより、基板の短片の寸法Ｗが自動的に決定する。
２）ＴＰＳ基板１８上には、回転位置検出部の駆動制御および出力信号処理を行うため の電子回路を実装する必要がある。その実装面積はＷ×Ｌ１必要である。これによ り、基板の長編の寸法Ｌ２が自動的に決定する。
３）ギアカバー２０は減速機構を包括する必要がある。ギアカバーの短辺Ｇｙを最小と するには、スロットルギア１０の直径φＤｔと中間ギア１５の直径φＤｍ１を同値 とし、スロットギアの中心と中間ギアの中止を水平に配置することが最適である。
４）減速比は適切な値とする必要がある。減速比が小さすぎる場合、モータ発生トルク がスロットルシャフト軸上で必要なトルクまで増加されず作動不良を起す。また、 減速比が大きすぎる場合、スロットルバルブの回転速度が遅くなり、適切なタイミ ングでの流量制御が困難になるためである。また、ギアの歯元に発生する応力は破 損を防ぐためある値以下とする必要がある。歯元に発生する応力を小さくするには 、モジュールを大きくすることが有効であるが、モジュールを大きくした場合、あ る減速比を確保しようとするとギアの直径が大きくなる。これら減速比と歯元応力 の関係から、最小スロットルギア直径φＤｔ、最小中間ギア大径側ギア直径φＤｍ １、及び最小中間ギア小径側ギア直径φＤｍ２が決定される。
５）中間ギアシャフト１４の直径はφＤｍｓとする必要がある。φＤｍｓが小さすぎる 場合、ギアシャフトの変形量が大きくなり、中間ギア軸穴との間で異常磨耗が生ず るためである。

以上の制約条件より、各部寸法に必要な寸法は下記となる。

ＴＰＳ基板１８の短辺の長さ：Ｗ以上
ＴＰＳ基板１８の長編の長さ：Ｌ２以上
スロットルギア１０の直径：φＤｔ以上
中間ギア１５の大径ギアの直径：φＤｍ１以上
中間ギア１５の小径ギアの直径：φＤｍ２以上
中間ギアシャフト１４の直径：φＤｍｓ以上
これら部品寸法より、各部の寸法は下記となる。

スロットルギア１０中心から基板長辺端部までの距離Ｘ１：（Ｌ２−Ｗ／２）以上
スロットルギア１０中心からギアシャフト１４までの最短距離Ｘ２：
（φＤｔ＋φＤｍ２−φＤｍｓ）／２
一般的なモータ駆動式スロットルバルブ装置においては、Ｘ１＞Ｘ２となる。即ち、強度及び減速比から算出されるスロットルギア１０と中間ギア１５の必要最小軸間距離よりも、ＴＰＳ精度より算出される基板最小寸法の方が大きくなる。したがって、Ｘ１＝Ｘ２、即ちギアの軸間距離を基板最小寸法に合せて設定することが、最適である。

また、電気的導通を果たすためには前述の通り、ボンディングワイヤ２４でＴＰＳ基板１８とセンサ用接続導体部２１を溶接結合する必要があるが、図６に示す通り４本のセンサ用接続導体部２１を２本ずつ、ギアカバー２０上に設けられたボス部２０Ｃを挟んで両側に配置することが最適である。

上記構造とすることで、ギアカバー２０の有効面積Ｇｘ×Ｇｙを最小とするＴＰＳ基板１８の実装が実現される。

以下、上記構造の効果を説明するために相反実装の問題点を説明する。

（１）本実施例に対し、ギアカバー２０上に設けられたボス部２０Ｃとボンディングワ イヤ２４の干渉を避けるため、ボス部２０Ｃの位置をモータギア１３側に移動さ せた場合：Ｘ２＝（Ｘ１＋ボンディングワイヤ長）とする必要があり、結果とし て、Ｘ２が増加することでギアカバー長辺寸法Ｇｘが増加する。
（２）本実施例に対し、４本のセンサ用接続導体部２１をボス部２０ＣとＴＰＳ基板１ ８の長辺間の片側に集約させた場合：各ボンディングワイヤ間の距離が減少する ことで、ボンディングワイヤ２４の位置ずれ、倒れ等によりボンディングワイヤ 同士が接触する確立が増加する。ボンディングワイヤ同士の接触は電気的短絡を 意味するので、結果として正しいＴＰＳ出力が検出されない。また、ボンディン グワイヤ間の距離が短いので、溶接作業が困難になる。
（３）本実施例に対し、ＴＰＳ基板１８のボンディングワイヤ２４溶接結合点を基板の 両長辺および他短辺に配置した場合：センサ用接続導体部２１の溶接部からコネ クタ２０Ｂまでの２次元的なスペースが無いので、本実施例と同寸法のＧｙを達 成しようとする場合、センサ用接続導体部２１に曲げ工程を追加し、３次元的に センサ用接続導体部２１を這い回す必要がある。図３に示す通り、ＴＰＳ基板１ ８は最外部に配置されているので、センサ用接続導体部２１はＴＰＳ基板１８の 更に外側を這い回す必要があり、結果としてスロットルバルブ装置の軸方向の寸 法が増加する。
（４）本実施例に対してＴＰＳ基板１８の設置角度を９０°回転させた場合：前述の通 り、本実施例ではＸ１＝Ｘ２が成立している。すなわち、Ｘ１＝（φＤｔ＋φＤ ｍ２−φＤｍｓ）／２が成立している。φＤｍ２＞φＤｍｓは明らかであるので 、Ｘ１＞φＤｔ／２の不等号が成立する。ギアカバーの短辺寸法Ｇｙは内部構成 物＋必要隙間で決定されるので、Ｘ１＞φＤｔ／２より内部構成物の寸法が増加 することになる。結果としてギアカバー短辺寸法Ｇｙが増加する。
（５）本実施例に対してＴＰＳ基板１８の設置角度を１８０°回転させた場合：上記（ ４）と同様の理由で内部構成物の寸法が増加することになる。結果として、ギア カバーの長辺寸法Ｇｘが増加する。

他実施例を図１０を用いて説明する。

図１０は、中間ギア１５周辺の断面図である。

実施例１はギアカバー２０上に中間ギア１５の軸方向規制用のボス２０Ｃを配置する例であるが、図１０に示すように中間ギア１５上にボス部１５Ｃを設けることでも、同様の目的は達成可能である。

他実施例を図１１，図１２，図１３を用いて説明する。

図１１はギアカバー２０の一部内面図、図１２は本スロットルバルブ装置のＷ−Ｗ矢視による断面図、図１３はＸ−Ｘ矢視による断面図である。

実施例１はギアカバー２０上に中間ギア１５の軸方向規制用のボス２０Ｃを中間ギアシャフト１４軸上に配置する例であるが、図１１，図１２，図１３に示すように中間ギアシャフト１４軸上ではなく、モータよりにボス２０Ｄを配置し、そのボスを避けるようにセンサ用接続導体部２１を分散配置、かつ中間ギアシャフト１４をボンディングワイヤ２４の間に配置させることでも、同様の目的は達成可能である。

他実施例を図１４，図１５を用いて説明する。

図１４，図１５はＴＰＳ基板１８とセンサ用接続導体部２１の電気的接合部の拡大図である。

実施例１は４本のセンサ用接続導体部を２本ずつ分散配置する例であるが、図１４，図１５に示すように、１本−３本と分散配置することでも、同様の目的は達成可能である。

他実施例を図１６，図１７を用いて説明する。

図１６，図１７はＴＰＳ基板１８とセンサ用接続導体部２１の電気的接合部の拡大図である。

実施例１，２は、２系統の信号出力を持つＴＰＳ基板１８の搭載例であるが、１系統のＴＰＳ出力を持つＴＰＳ基板１８にも適用可能である。１系統のＴＰＳ基板の場合、センサ用接続導体部は３本となるので、分散配置の例としては、図１６，図１７の形態が考えられる。

実施例１，２，３はＴＰＳ基板１８とセンサ用接続導体部２１の電気的接合はボンディングワイヤ２４の溶接結合で実施しているが、ワイヤボンディング，はんだ付け等の他方式の電気的結合にも適用可能である。

以上の実施例をまとめると本実施利の実施の態様は以下の通りである。

〔実施態様１〕
被回転検出体を覆うと共に、基板が取付けられたケース部材、
前記基板上に環状に配設されると共に、電流の印加によって磁界を発生する励磁コイル部、
前記被回転検出体に固定されると共に、前記励磁コイル部と間隔を保って非接触状態に配置され、電磁作用によって前記被回転検出体の回転位置に応じた電流が発生する励起導体部、
前記基板に配設されると共に、前記励起導体に流れる電流に応じた電流が発生する受信導体部、
モータの動力を減速させるためにモータ、スロットルバルブ間に設けられたギア、
前記ギアの回転軸として機能するシャフト、
を備えた回転検出装置であって、
前記基板と前記ケース内に配設された端子とを電気結合させて使用するスロットルバルブ装置であって、
端子を含む電気結合部は基板の１辺に集中配置し、且つ前記ギアの軸方向の規制のために設けられた突起物を避け、端子を含む電気結合部を分散配置したモータ駆動式スロットルバルブ装置。

〔実施態様２〕
実施態様１に記載したものにおいて、
端子を含む電気結合部は基板の１辺に集中配置し、ギアの回転軸として機能するシャフトを避け、端子を含む電気結合部を分散配置したモータ駆動式スロットルバルブ装置。

〔実施態様３〕
ギアを覆うカバー内に這い回された導体との別部材による電気的導通を基板上の１辺で集約して行う。また、ギアの軸方向移動量規制のために設けられた突起物を避け、複数本の電気的導通箇所を分散配置させるモータ駆動式スロットルバルブ装置。

〔実施態様４〕
また別の方法として、ギア軸方向の移動量規制のための突起物を電気的導通箇所と干渉しない位置に配置し、電気的導通箇所はギアの回転軸として機能するシャフトを避けて、複数本分散配置するモータ駆動式スロットルバルブ装置。

本実施例はインダクティブ型の非接触式スロットルセンサを備えたモータによって駆動される内燃機関のスロットルバルブ装置について説明したが、ディーゼルや船外機のモータによって駆動されるスロットルバルブ装置のスロットルシャフトの回転角度を検出するスロットルセンサとして用いることができる。

この場合、リターンスプリングはスロットルバルブをイニシャルの位置（車両を退避走行可能な空気量が得られる開度位置としてのデフォルト開度位置）に向かって付勢しており、さらに、リターンスプリング以外に回転角度の最も小さい位置からイニシャルの位置に向かって付勢するもう一つのばね（デフォルトばね）を有する。

またスロットルボディについて、アルミダイカスト製のものについて説明したが、樹脂製のものにも適用できる。また、スロットルシャフト、スロットルバルブについても、樹脂成形体で構成されたものにも適用できる。

１ ボア
２ モータ
２Ａ モータポケット
２Ｂ モータ上の導体
３ スロットルボディ
４ スロットルシャフト
５，６ ニードルベアリング
７ スラストリテーナ
８ スロットルバルブ
９，１２ ねじ
１０ スロットルギア
１０Ａ スロットルギア金属プレート
１０Ｂ スロットルギアのギア部
１１ ナット
１３ モータギア
１４ 中間ギアシャフト
１５ 中間ギア
１５Ａ 中間ギア大口径側ギア部
１５Ｂ 中間ギア小口径側ギア部
１５Ｃ 中間ギアボス部
１６ リターンスプリング
１７ ロータ
１７Ａ ロータ上の励起導体部
１７Ｂ ロータ上の位置決め用貫通穴
１８ ＴＰＳ基板
１８Ａ 励磁コイル
１８Ｂ マイクロコンピュータ
１８Ｃ 貫通孔
１８Ｄ 溶接パッド
１９ ロータホルダ
１９Ａ ロータホルダインサーと要素
１９Ｂ，２０Ａ 位置決め用突起
１９Ｃ 筒状の穴
２０ ギアカバー
２０Ｂ コネクタ
２０Ｃ，２０Ｄ 中間ギア用ボス部
２１，２２ モータ用接続導体部
２１Ａ センサ用接続導体部露出部
２３ 中継カップリング
２４ ボンディングワイヤ

Claims (10)

1. 吸気通路が設けられたスロットルボディ、
   前記吸気通路内を空気の流れに対して交差する方向に貫通するスロットルシャフト、
   前記スロットルシャフトに固定され前記吸気通路を開閉するバタフライ型のスロットルバルブ、
   前記スロットルシャフトを駆動するモータ、
   前記モータの回転を前記スロットルシャフトに伝達する複数のギアであって、モータのロータシャフトに固定された出力ギアと、スロットルシャフトに固定された終段ギアと、前記出力ギアと前記終段ギアとの間に配置された中間ギアとから構成される減速ギア、
   前記スロットルシャフトに取付けられた励起導体、
   前記スロットルボディに取付けられ、前記減速ギアを覆うギアカバー、
   前記ギアカバーに取付けられた回路基板、
   前記回路基板に取付けられた受信コイルと励磁コイル、
   前記回路基板に取付けられ、前記励起導体と受信コイルとの間のインダクタンスの変化を検出して前記スロットルシャフトの回転角度を検出するセンサ回路、
   前記ギアカバーのギア側の面と前記中間ギアの端面との間に位置する前記中間ギアの軸方向の抜け止め部、
   前記ギアカバーのギア側の面に設けられ、前記モータから突き出すモータ端子に電気的に接続されるモータ端子接続部、
   前記ギアカバーに設けられ、外部配線のプラグが接続されるコネクタ、
   前記コネクタに設けられた複数のコネクタ端子とを備え、
   前記複数のコネクタ端子は前記モータ端子接続部に接続されるモータ用コネクタ端子と前記センサ回路に接続されるセンサ用コネクタ端子とを含み、
   前記センサ回路と前記センサ用コネクタ端子との間を接続するセンサ用接続導体部は前記モータ端子接続部側に延びて、前記モータ端子接続部と前記モータ用コネクタ端子との間を接続するモータ用接続導体部と合流して前記コネクタへ配線されており、
   前記センサ回路は前記中間ギアの軸方向の抜け止め部と前記受信コイル、励磁コイル部との間に設置されている
   インダクティブ型スロットルセンサ付きモータ駆動型スロットルバルブ装置。
2. 請求項１に記載したものにおいて、
   前記中間ギアの軸方向の抜け止め部は、前記センサ回路と前記センサ用接続導体部との接続部と前記モータ端子接続部との間に配置されており、
   前記センサ回路と前記センサ用コネクタ端子との間を接続するセンサ用接続導体部は前記抜け止め部の脇を通って前記モータ端子接続部側に延びている
   インダクティブ型スロットルセンサ付きモータ駆動型スロットルバルブ装置。
3. 請求項１に記載したものにおいて、
   前記ギアカバーは成形樹脂体で構成されており、
   前記抜け止め部は、前記ギアカバーの成形樹脂体に一体形成された前記中間ギアに向かって突出する突起によって構成されている
   インダクティブ型スロットルセンサ付きモータ駆動型スロットルバルブ装置。
4. 請求項１に記載したものにおいて、
   前記ギアカバーは成形樹脂体で構成されており、
   前記抜け止め部は前記センサ用導体部を覆う前記ギアカバーの樹脂成型体の表面と前記中間ギアに形成された突起とによって構成されている
   インダクティブ型スロットルセンサ付きモータ駆動型スロットルバルブ装置。
5. 請求項２に記載したものにおいて、
   前記センサ回路と前記センサ用導体との接続部は前記中間ギアの軸方向の抜け止め部を挟んで、分散配置されている
   インダクティブ型スロットルセンサ付きモータ駆動型スロットルバルブ装置。
6. 請求項２に記載したものにおいて、
   前記センサ用接続導体部は前記中間ギアの軸方向の抜け止めを挟んで、分散配線されている
   インダクティブ型スロットルセンサ付きモータ駆動型スロットルバルブ装置。
7. 請求項１に記載されたものにおいて、
   前記スロットルシャフト、前記モータのロータシャフトおよび前記中間ギアの回転を支持するシャフトのそれぞれの中心軸線が同一平面内に並んで配置されている
   インダクティブ型スロットルセンサ付きモータ駆動型スロットルバルブ装置。
8. 請求項１に記載されたものにおいて、
   前記センサ回路は前記中間ギアに対面する位置に設けられている
   インダクティブ型スロットルセンサ付きモータ駆動型スロットルバルブ装置。
9. 請求項１に記載されたものにおいて、
   前記コネクタ端子は前記ギアカバー取付け面に平行な面内に横一列に並んで配置されており、２本の前記モータ用端子が前記スロットルシャフトから遠い側の端にまとまって配置されている
   インダクティブ型スロットルセンサ付きモータ駆動型スロットルバルブ装置。
10. 吸気通路が設けられたスロットルボディ、
    前記吸気通路内を空気の流れに対して交差する方向に貫通するスロットルシャフト、
    前記スロットルシャフトに固定され前記吸気通路を開閉するバタフライ型のスロットルバルブ、
    前記スロットルシャフトを駆動するモータ、
    前記モータの回転を前記スロットルシャフトに伝達する複数のギアであって、モータのロータシャフトに固定された出力ギアと、スロットルシャフトに固定された終段ギアと、前記出力ギアと前記終段ギアとの間に配置された中間ギアとから構成される減速ギアからなるモータ駆動式スロットルバルブ装置のスロットルシャフトの回転角度を検出するインダクティブ型スロットルセンサであって、
    前記スロットルシャフトに取付けられた励起導体、
    前記スロットルボディに取付けられ、前記減速ギアを覆うギアカバー、
    前記ギアカバーに取付けられた回路基板、
    前記回路基板に取付けられた受信コイルと励磁コイル、
    前記回路基板に取付けられ、前記励起導体と受信コイルとの間のインダクタンスの変化を検出して前記スロットルシャフトの回転角度を検出するセンサ回路、
    前記ギアカバーのギア側の面と前記中間ギアの端面との間に位置する前記中間ギアの軸方向の抜け止め部、
    前記ギアカバーのギア側の面に設けられ、前記モータから突き出すモータ端子に電気的に接続されるモータ端子接続部、
    前記ギアカバーに設けられ、外部配線のプラグが接続されるコネクタ、
    前記コネクタに設けられた複数のコネクタ端子とを備え、
    前記複数のコネクタ端子は前記モータ端子接続部に接続されるモータ用コネクタ端子と前記センサ回路に接続されるセンサ用コネクタ端子とを含み、
    前記センサ回路と前記センサ用コネクタ端子との間を接続するセンサ用接続導体部は前記モータ端子接続部側に延びて、前記モータ端子接続部と前記モータ用コネクタ端子との間を接続するモータ用接続導体部と合流して前記コネクタへ配線されており、
    前記センサ回路は前記中間ギアの軸方向の抜け止め部と前記受信コイル、励磁コイル部との間に設置されている
    モータ駆動型スロットルバルブ装置のスロットルシャフトの回転角度を検出するためのインダクティブ型スロットルセンサ。

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